譚澤林

（銅陵有色集團(tuán)公司中鐵建銅冠投資有限公司，安徽 銅陵 244000）

1 概述

傳統(tǒng)的磨機(jī)雙驅(qū)低速傳動方案是由兩個(gè)高極數(shù)同步電機(jī)（36 極）組成，啟動時(shí)電機(jī)無法提供所需的較大啟動轉(zhuǎn)矩，需在無負(fù)載時(shí)異步啟動并使電機(jī)達(dá)到額定速度，然后使用空氣離合器在大約7-10秒內(nèi)將磨機(jī)拖到全速，這樣的強(qiáng)力啟動方式對傳動系統(tǒng)的機(jī)械部件會造成較大沖擊，啟動電流較大，易造成啟動失敗和設(shè)備損壞。

2 直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)技術(shù)

直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)技術(shù)是在變頻系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)里面，利用轉(zhuǎn)矩反饋直接控制電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，直接采用空間電壓矢量，在定子坐標(biāo)系下計(jì)算并控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通，采用定子磁場定向，借助于離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)產(chǎn)生PWM（空間適量SPWM）直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行最佳控制，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動態(tài)性能。

3 項(xiàng)目應(yīng)用

某銅礦設(shè)計(jì)規(guī)模為2000萬t/a，選礦系統(tǒng)分兩個(gè)平行的生產(chǎn)線。礦石性質(zhì)為伴生少量金、銀、鉬的斑巖型銅礦，礦石密度2.63 t/m3；松散密度1.75t/m3；每個(gè)系列給礦量≥1263 t/h，進(jìn)礦粒度≤300mm，產(chǎn)品粒度T80≤2000μm。

項(xiàng)目磨機(jī)控制參數(shù)：半自磨機(jī)Φ10.97×5.4m，2臺，電機(jī)額定功率 ：2x6250 kW；球磨機(jī)Φ7.9×13.6m，2臺，電機(jī)額定功率 ：2x 7800kW。

電機(jī)額定速度 ：180 rpm，

慢動速度 ：5%額定速度，

速度范圍 ：70% –110%，

負(fù)載特性：恒轉(zhuǎn)矩 (70 – 100% 額定速度)

恒功率 (100 – 110% 額定速度 )，

啟動過載：150% of Tn @ 10% 基速20秒/每 600 秒。

4 驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)由中壓開關(guān)柜，整流變壓器，變頻器(ACS6000)，勵(lì)磁系統(tǒng)，隔離開關(guān)柜和同步電動機(jī)組成。電機(jī)通過轉(zhuǎn)矩限制聯(lián)軸器與小齒輪連接，采用轉(zhuǎn)矩限制聯(lián)軸器，能夠保護(hù)極少可能出現(xiàn)的電機(jī)端子短路而產(chǎn)生巨大的峰值轉(zhuǎn)矩，避免對齒輪、環(huán)形齒、軸承和磨機(jī)產(chǎn)生損傷。

4.1 驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

4.1.1 中壓開關(guān)柜

型號ABB ZS1；額定電壓17.5KV；額定頻率60Hz；真空斷路器 VD4 1250A

微機(jī)綜合保護(hù)包含：ABB RET650，具有三線圈整流變壓器差動保護(hù)，接地保護(hù)，電流保護(hù)，電壓保護(hù)，頻率保護(hù)等。

4.1.2 整流變壓器

型號：ZSS礦用油浸3繞組變壓器用于變頻器供電

額定功率：7400 kVA（半自磨機(jī)）,9600 kVA（球磨機(jī)）

額定電壓：13.8/1.725-1.725kV/3ph

額定電流:309.6/1238.4A（半自磨機(jī)）；380.7/1522.9A（球磨機(jī)）

原變無載分接范圍: ±2x2.5%

聯(lián)結(jié)組別: Dd0:15y11:15

4.1.3 變頻器

型號:中壓電壓源型逆變器 ACS6000SD；效率:98%

電網(wǎng)側(cè):二極管橋式整流，24 脈沖，功率因數(shù)0.95

電機(jī)側(cè)：逆變類型3電平電壓源逆變器帶有5級輸出波形，逆變元器件IGCTs，電機(jī)控制類型DTC

冷卻類型：水冷，不銹鋼熱交換器

主要保護(hù)：過電流，短路，接地故障 (電源和電機(jī)側(cè))，缺相，直流欠/過壓, 不對稱和充電故障，逆變器空氣溫度，控制故障 (通訊)，冷卻水導(dǎo)電率, 過/欠壓, 溫度和泄露

主電機(jī)保護(hù)：過電流，超速，失速，動態(tài)扭矩限制

5 系統(tǒng)功能及特點(diǎn)

5.1 軟啟動功能

ACS6000變頻器系統(tǒng)將電機(jī)的轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)定子磁場同步啟動，而不是異步。啟動平滑并且沒有機(jī)械振動。啟動時(shí)從電網(wǎng)輸出的電流非常低，并且根據(jù)負(fù)載和磨機(jī)轉(zhuǎn)速成比例增長。

5.2 去除板結(jié)物料功能

采用磨機(jī)去除板結(jié)物料的特殊方法，通過在運(yùn)行的電機(jī)力矩頂端附加一個(gè)重疊的力矩陣列來讓板結(jié)的物料抖落下來。由于力矩和速度總是正的，因此齒輪和環(huán)齒之間的連接總是保持的，沒有反沖。

5.3 磨機(jī)負(fù)載雙驅(qū)平衡精度高

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速由于環(huán)形齒輪的固定機(jī)械咬合而速度一致時(shí)，磨機(jī)控制器保持兩電機(jī)的扭矩相同。傳動系統(tǒng)通過監(jiān)測2個(gè)小齒輪（雙驅(qū)系統(tǒng)）之間的力矩偏差小于1%，保證了在包括啟動和停機(jī)在內(nèi)的整個(gè)速度區(qū)間內(nèi)，兩個(gè)軸之間完美的負(fù)荷平衡。

6 系統(tǒng)啟動特性分析

DCS 給出啟動命令和控制的轉(zhuǎn)速后，驅(qū)動系統(tǒng)將會平順而又安全的啟動磨機(jī)。首先將轉(zhuǎn)速沿斜坡增長至正常轉(zhuǎn)速的10%，在這一過程中，系統(tǒng)還將監(jiān)視轉(zhuǎn)矩和磨機(jī)角度，驅(qū)動系統(tǒng)將根據(jù)DCS 所給定的速度調(diào)整磨機(jī)。

磨礦1號半自磨機(jī)正常啟動以及爬坡至額定轉(zhuǎn)速的測量值。可見，轉(zhuǎn)矩升高的同時(shí)，磨機(jī)轉(zhuǎn)速緩慢爬坡升高。啟動初期，第一個(gè)小的轉(zhuǎn)矩峰值啟動轉(zhuǎn)矩，之后轉(zhuǎn)速緩慢爬坡上升，同時(shí)轉(zhuǎn)矩隨著磨機(jī)旋轉(zhuǎn)角度一起上升。當(dāng)角度到達(dá) 36°時(shí)，物料開始掉落，隨之而來的是第一個(gè)主要的轉(zhuǎn)矩峰值，大約為額定轉(zhuǎn)矩的 80%，繼而又跟隨一些較低的峰值轉(zhuǎn)矩。然后，磨機(jī)便持續(xù)低速轉(zhuǎn)動，直到達(dá)到物料連續(xù)掉落為止。

7 結(jié)束語

隨著采礦不斷深入礦石會變得越來越硬。如果球磨機(jī)不能變速，一般做法只能通過加球方法，但加球量難以控制，要么不時(shí)地開啟和關(guān)閉球磨機(jī)，這樣做還會導(dǎo)致欠磨或過磨。該礦山項(xiàng)目半自磨和球磨都采用ACS6000變頻系統(tǒng)進(jìn)行變速運(yùn)行，提高了研磨的靈活性，可以根據(jù)不同的入料通過速度控制找到最佳磨礦點(diǎn)、能夠提高研磨的整體效率。